機(jī)場(chǎng)道面病害快速治理方法分析

米大衛(wèi)

（河北建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，河北 保定 071000）

水泥混凝土道面，具有強(qiáng)度高、耐久性好的特點(diǎn)，在機(jī)場(chǎng)工程中應(yīng)用廣泛[1]。但是，機(jī)場(chǎng)道面暴露在環(huán)境中，受到荷載、雨雪天氣、維護(hù)不當(dāng)?shù)挠绊?，很容易出現(xiàn)病害。這些病害的存在，不僅會(huì)損害飛機(jī)的輪胎，還會(huì)威脅起飛和降落的安全，因此必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理。對(duì)此，文章結(jié)合實(shí)踐，探討了快速治理方法在機(jī)場(chǎng)道面病害中的應(yīng)用。

1 機(jī)場(chǎng)道面常見(jiàn)的病害類型

1.1 板角斷裂

板角斷裂是指與道面板接縫相接且貫穿板厚的裂縫，主要由荷載應(yīng)力引起。目前機(jī)場(chǎng)道面主要采用矩形板塊，施工澆筑混凝土?xí)r，插入式振搗器難以保證混凝土的密實(shí)度。從受力的角度分析，板角是最不利的部位，且相鄰板角之間沒(méi)有傳力桿，導(dǎo)致荷載傳遞能力較差。由于板角部位的荷載應(yīng)力集中，因此更容易發(fā)生斷裂。

1.2 接縫破碎

接縫破裂多由溫度熱脹應(yīng)力引起，破裂后承載強(qiáng)度不會(huì)完全消失，會(huì)保留一部分強(qiáng)度。我國(guó)機(jī)場(chǎng)道面施工時(shí)，平行滑行道的縱縫，大多采用企口縫，縱向企口部位容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。隨著溫度升高，縫隙中的嵌縫料擠出，溫度下降后不能恢復(fù)；然后泥沙、石屑等進(jìn)入其中，就會(huì)影響板塊伸縮[2]。如此多次凍縮后，假縫就會(huì)變成真縫，嵌縫料老化后會(huì)導(dǎo)致板邊破壞?，F(xiàn)實(shí)工程中，不少支線機(jī)場(chǎng)投入使用10年后，嵌縫料會(huì)老化、失去彈性，甚至斷裂脫落，雜質(zhì)進(jìn)入板縫，影響正常的變形，就會(huì)在擠壓應(yīng)力下破碎。尤其是在寒冷地區(qū)，機(jī)場(chǎng)道面的溫差較大，會(huì)加快嵌縫料的老化速度。

1.3 剝落露骨

第一，機(jī)場(chǎng)道面起皮，這多是混凝土的水灰比大、砂漿泌水提漿引起的。第二，混凝土強(qiáng)度不足或表面灰漿的強(qiáng)度不足，這會(huì)降低耐磨性，當(dāng)保護(hù)層脫落后，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部骨料裸露出來(lái)。第三，道面施工過(guò)程中，如果剛好下雨，加上遮蓋防護(hù)不到位，就可能引起麻面。第四，有水分滲入道面，隨著季節(jié)變化多次凍融循環(huán)，會(huì)破壞表面結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)剝落、露石等病害。第五，日常維護(hù)不到位，有化學(xué)物品、腐蝕性液體接觸道面，也可能造成起皮、剝落、露石等情況。

1.4 其他病害

除了以上病害，還有以下三種病害：第一，混凝土中的砂石含量大、水泥用量少，道面表面會(huì)過(guò)于粗糙，甚至將砂石材料分離出來(lái)。第二，水泥砂漿的強(qiáng)度低，水泥和骨料的耐磨性差，隨著使用時(shí)間延長(zhǎng)，容易出現(xiàn)磨光現(xiàn)象，降低道面和輪胎的摩擦力。第三，填縫料質(zhì)量差，或長(zhǎng)時(shí)間使用后出現(xiàn)老化、脆裂、擠出等，引起接縫脫空、雜質(zhì)混入，統(tǒng)稱為填縫料損壞。

2 機(jī)場(chǎng)道面病害的形成原因

2.1 基層原因

基層原因引起的道面病害，一是基層處理不當(dāng)，導(dǎo)致強(qiáng)度、剛度不達(dá)標(biāo)；二是沒(méi)有設(shè)置隔離層；三是地基工后沉降量大，或者壓實(shí)度低，出現(xiàn)不均勻沉降；四是對(duì)基層的養(yǎng)護(hù)作業(yè)不到位?；鶎映霈F(xiàn)問(wèn)題，容易導(dǎo)致相鄰板出現(xiàn)高差、脫空，甚至出現(xiàn)貫通式裂縫，后果十分嚴(yán)重。

2.2 施工原因

機(jī)場(chǎng)道面施工雖然流程不復(fù)雜，但是標(biāo)準(zhǔn)要求高，施工原因引起的道面損害，一是切縫不及時(shí)；二是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度過(guò)高、過(guò)低，或在大風(fēng)、降雨天氣下施工；三是抹面時(shí)對(duì)混凝土灑水；四是混凝土自身存在質(zhì)量問(wèn)題，例如水灰比過(guò)大、砂石比例高、水泥性能差等；五是振搗、收面作業(yè)不規(guī)范；六是排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工不合理。施工階段出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致道面出現(xiàn)橫向裂縫、干縮裂縫、起皮、麻面、露骨等，不僅降低了強(qiáng)度和抗?jié)B性，還會(huì)影響耐久性。

2.3 長(zhǎng)期荷載原因

機(jī)場(chǎng)道面暴露在環(huán)境中，在反復(fù)荷載作用下，道面發(fā)生熱脹冷縮，混凝土的受力狀態(tài)不斷變化[3]。和瀝青混凝土相比，雖然水泥混凝土的耐久性更強(qiáng)，但局部應(yīng)力突變、應(yīng)力集中，很容易造成掉角、唧漿、破碎情況。

3 機(jī)場(chǎng)道面病害的快速治理方法

機(jī)場(chǎng)道面出現(xiàn)病害后，傳統(tǒng)的治理流程為先分析病害原因，確定病害的范圍和程度，然后再根據(jù)情況進(jìn)行治理。如果病害不嚴(yán)重，如輕微裂縫，可采用灌漿法處理，或者使用修補(bǔ)材料；如果病害嚴(yán)重，如大面積破碎，就要清除原來(lái)的道面和廢料，然后使用相同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土現(xiàn)澆修補(bǔ)，直至養(yǎng)護(hù)完成。可見(jiàn)，傳統(tǒng)治理方案不僅會(huì)影響機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行，而且會(huì)降低新老混凝土道面的結(jié)合性。隨著新技術(shù)、新材料的出現(xiàn)，快速治理方法應(yīng)運(yùn)而生，簡(jiǎn)要介紹如下。

3.1 預(yù)制拼接法

預(yù)制拼接是根據(jù)機(jī)場(chǎng)道面病害的范圍，在工廠內(nèi)預(yù)制板塊，然后在機(jī)場(chǎng)內(nèi)替換發(fā)生損害的板塊，總結(jié)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)：

第一，速度快。和現(xiàn)澆法相比，預(yù)制法能在工廠內(nèi)完成板塊的制作和養(yǎng)護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)不需要大型的設(shè)備，只需運(yùn)輸車輛和小型吊車即可。預(yù)制板塊拼接后，能及時(shí)投入使用，省去了養(yǎng)護(hù)時(shí)間，而且不受高溫、寒冷、雨雪等天氣的影響。

第二，成本低。預(yù)制板塊時(shí)，使用的材料和原道面材料是一致的，即水泥、鋼筋、砂石等，相比于專用修補(bǔ)材料，成本明顯降低。和現(xiàn)澆作業(yè)相比，降低了預(yù)制拼接的人力成本和機(jī)械設(shè)備成本，且現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生多余的廢料，也不會(huì)造成環(huán)境污染[4]。

第三，效果好。預(yù)制板塊在工廠內(nèi)預(yù)制完成，經(jīng)檢驗(yàn)抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度均達(dá)標(biāo)，還可以對(duì)薄弱部位進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，尤其適用于搶險(xiǎn)救災(zāi)、戰(zhàn)時(shí)搶修等場(chǎng)合。實(shí)踐證實(shí)，采用預(yù)制拼接法治理道面病害，能保證道面的耐久性，且短時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)再次破損的情況。

3.2 材料修補(bǔ)法

新材料的出現(xiàn)，為道面病害治理提供了新的途徑，常見(jiàn)的修補(bǔ)材料有以下幾種：

第一，特種水泥。這種水泥具有早強(qiáng)、快硬、耐久性好的特點(diǎn)，常見(jiàn)如磷酸鎂水泥、快硬硅酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥等。以磷酸鎂水泥為例，其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、干縮性小，干縮率在0.09%以下，體積穩(wěn)定；具有良好的耐磨性、抗凍性，適應(yīng)范圍廣；凝結(jié)時(shí)間約為10min，能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需求，常用在搶修工程中。其缺點(diǎn)是抗沖擊性能差、脆性大，容易出現(xiàn)裂縫。

第二，無(wú)機(jī)聚合物。這種新材料適用于機(jī)場(chǎng)道面、公路搶修，4h抗折強(qiáng)度可達(dá)到3.5MPa，抗壓強(qiáng)度可達(dá)到30MPa。和普通混凝土相比，無(wú)機(jī)聚合物的耐磨性、抗腐蝕性更強(qiáng)；利用礦渣制成，不僅成本更低，而且節(jié)能環(huán)保。

第三，復(fù)合修補(bǔ)料。主要有ZC型早強(qiáng)劑、JK系列修補(bǔ)材料、HW系列超早強(qiáng)修補(bǔ)劑等。這些材料多用于現(xiàn)澆施工，不僅能縮短施工時(shí)間，保證修復(fù)道面的抗折、抗壓強(qiáng)度，還能提高道面板塊的穩(wěn)定性。

3.3 嵌固修復(fù)法

嵌固修復(fù)法，主要用于板角破裂、接縫破裂，充分利用原道面的約束力、承載力，防止修復(fù)體出現(xiàn)破壞、滑移。嵌固修復(fù)時(shí)，對(duì)黏結(jié)劑的依賴性很強(qiáng)，高質(zhì)量的黏結(jié)劑能促使修復(fù)體、原道面成為一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高道面的整體承載力。該方法有如下優(yōu)點(diǎn)：修復(fù)范圍小，工作難度低；能對(duì)修復(fù)部位準(zhǔn)確定位；嵌固體可預(yù)制，減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間。

4 工程實(shí)例分析

4.1 工程概況

以國(guó)內(nèi)某機(jī)場(chǎng)為例。其中第一跑道全長(zhǎng)3200m，是水泥混凝土面層。2007年，對(duì)該跑道加鋪瀝青混合料柔性蓋被，工期為15d，為了不影響正常的通航，僅在每天24點(diǎn)至次日凌晨5點(diǎn)施工。完工后，機(jī)場(chǎng)跑道從鋼筋混凝土剛性道面轉(zhuǎn)變?yōu)闉r青混凝土柔性道面，機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)等級(jí)為4E類。其中，瀝青混合料面層分3層，上層是SMA-16型改性瀝青混合料，厚度為6cm；中層是AC-20型改性瀝青混合料，厚度為6cm；下層是AC-20型改性瀝青混合料，厚度為8cm。

4.2 病害問(wèn)題

該跑道運(yùn)營(yíng)3年后，于2010年4月開(kāi)始出現(xiàn)沉陷、松散、輪轍等病害，到8月病害加劇。分析其原因，結(jié)論如下：（1）持續(xù)高溫天氣下，飛機(jī)慢速滑行時(shí)，等待、制動(dòng)轉(zhuǎn)彎均是不利荷載，這些因素的綜合作用加快了車轍病害的出現(xiàn)速度，縮短了跑道的使用壽命。（2）瀝青混凝土道面車轍是道面結(jié)構(gòu)不斷變形的積累，一方面是道面結(jié)構(gòu)在反復(fù)荷載下，產(chǎn)生壓密形變；另一方面是高溫時(shí)瀝青混凝土的強(qiáng)度不足，產(chǎn)生剪切變形并壓到兩側(cè)，瀝青混合料鼓起并側(cè)向移動(dòng)。（3）對(duì)改性瀝青材料進(jìn)行性能檢測(cè)，軟化點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果是57.5℃，雖然滿足45℃的技術(shù)要求，但不滿足當(dāng)?shù)馗邷靥鞖獾囊蟆?/p>

4.3 治理方法和建議

針對(duì)該機(jī)場(chǎng)道面病害，綜合分析現(xiàn)場(chǎng)情況后決定對(duì)病害部位進(jìn)行全面整治。采取的方法是首先大面積鏟除原來(lái)的瀝青混合料面層，然后重新分層鋪設(shè)瀝青混合料，最后在關(guān)鍵部位采用材料修補(bǔ)法、嵌固修復(fù)法。結(jié)合該工程實(shí)例，針對(duì)機(jī)場(chǎng)道面“蓋被子”工藝提出以下建議：

第一，選擇瀝青材料時(shí)，應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，尤其是考慮到高溫天氣，可適當(dāng)提高瀝青的軟化點(diǎn)指標(biāo)。例如，使用70#優(yōu)質(zhì)基質(zhì)瀝青，加入SBS改性劑，在瀝青混合料中加入抗車轍劑等，提高道面的抗車轍能力。

第二，設(shè)計(jì)瀝青混合料時(shí)，要考慮彎勁度模量指標(biāo)；檢測(cè)瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度時(shí)，不能直接套用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011），應(yīng)該以當(dāng)?shù)氐臍夂?、飛機(jī)實(shí)際輪壓為準(zhǔn)，提高瀝青混合料車轍試驗(yàn)時(shí)的輪壓、溫度等指標(biāo)。

第三，瀝青混合料施工時(shí)，落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、室內(nèi)檢測(cè)等試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)路段的結(jié)果，確定最佳油石比。具體操作時(shí)，可以改善瀝青原料的選材，采用控制集料的級(jí)配、加入抗車轍劑等方法提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。此外，還應(yīng)落實(shí)日常保養(yǎng)維護(hù)工作，只有這樣才能將質(zhì)量隱患消滅在萌芽狀態(tài)，延長(zhǎng)道面的使用壽命，提高機(jī)場(chǎng)道面營(yíng)運(yùn)的安全性和舒適性。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)場(chǎng)道面在長(zhǎng)期使用中容易形成病害，常見(jiàn)如板角斷裂、接縫破碎、剝落露骨等。分析可知，這些病害的出，和基層、施工、長(zhǎng)期荷載因素有關(guān)。文章以預(yù)制拼接法、材料修補(bǔ)法、嵌固修復(fù)法為例，介紹了快速治理方法的應(yīng)用，希望為實(shí)際施工提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。